JPH011083A - Object image synthesis device - Google Patents

Object image synthesis device

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JPH011083A
JPH011083A JP62-156906A JP15690687A JPH011083A JP H011083 A JPH011083 A JP H011083A JP 15690687 A JP15690687 A JP 15690687A JP H011083 A JPH011083 A JP H011083A
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JP
Japan
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area
brightness calculation
charge
load
information
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JP62-156906A
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Inventor
根本 啓次
Original Assignee
日本電気株式会社
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、物体を表示するための画像を合成する物体画
像合成装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an object image synthesis device that synthesizes images for displaying objects.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

物体を表示するためのディジタル画像を合成する方法と
して、光線探索法と呼ばれる方法がある。この方法では
、光源から視点に至る光線の経路を逆向きに辿って、光
線と物体との交差判定処理を行ない、その結果に基づい
て画像を構成する各画素の輝度を計算する。この光線探
索法の一例は、情報処理学会論文誌、第25巻、第6号
、出口弘、西村仁志、吉村浩、河田亨、白用功、大村皓
−著、論文「コンピュータグラフィックスシステム L
INKS−1における画像生成の高速化手法」に記載さ
れている。
A method called the ray search method is used to synthesize digital images for displaying objects. In this method, the path of the light ray from the light source to the viewpoint is traced in the opposite direction, a process is performed to determine the intersection between the light ray and the object, and the brightness of each pixel making up the image is calculated based on the result. An example of this ray search method can be found in Information Processing Society of Japan Transactions, Vol. 25, No. 6, Hiroshi Deguchi, Hitoshi Nishimura, Hiroshi Yoshimura, Toru Kawada, Isao Shiro, and Hiroshi Omura, in the paper "Computer Graphics System L.
``Technique for accelerating image generation in INKS-1''.

このような光線探索法による画像生成を高速に行なうた
めに、物体の定義されている空間を複数の領域に分割し
て、各領域をそれぞれ1台のコンピュータに割り当てて
、各コンピュータが割り当てられた領域を通過する光線
の処理を行なう方法が提案されている。この方法の詳細
は、コンピュータ グラフィックス(Complter
 Graphics)、第18巻、第3号、マーク・デ
イツペ(Mark Dippc)、ジョン・スウエンセ
ン(John Swensen)著、論文「アン アダ
プティブ サブデイヴイジョン クアルゴリズム アン
ド パラレル アーキテクチャ フォア リアリスチッ
ク イメージ シンセシス(An Adaptive 
5ubdivision AIgorithg* an
dParallel Architecture fo
r Realistic 1magI!5ynthes
is)」に記載されている。上述の方法においては、空
間はまず直方体形状の複数個の領域に分割され、各領域
がそれぞれ1台のコンピュータの割り当てられる。次に
各コンピュータには、割り当てられた直方体形状の領域
に含まれる物体のデータが記憶される。そして、各コン
ピュータでは、領域を通過する光線と物体との交差判定
処理が行なわれる。この交差判定処理により、物体と光
線が交差した場合には、物体表面における反射、透過処
理が行なわれる。その領域内で物体と交差しない光線の
情報は、隣接する領域に割り当てられたコンピュータで
転送される。このような処理を行なう場合、各コンピュ
ータの処理量にかなりなばらつきが生じてしまう可能性
がある。すなわち、多くの物体を含む領域を割り当てら
れたコンピュータの処理量は非常に多く、物体を全く含
まない領域を割り当てられたコンピュータでは、はとん
ど処理が行なわれないといった場合がある。
In order to perform image generation using such a ray search method at high speed, the space in which the object is defined is divided into multiple regions, each region is assigned to one computer, and each computer is Methods have been proposed for processing light rays passing through a region. Details of this method can be found in Computer Graphics (Complter
Graphics, Volume 18, Issue 3, Mark Dippc, John Swensen, Paper: An Adaptive Subdivision Algorithm and Parallel Architecture for Realistic Image Synthesis.
5ubdivision AIgorithg*an
dParallel Architecture for
r Realistic 1magI! 5ynthes
is)”. In the method described above, the space is first divided into a plurality of rectangular parallelepiped regions, and each region is assigned to one computer. Next, each computer stores data on objects included in the assigned rectangular parallelepiped area. Each computer then performs an intersection determination process between a light beam passing through the area and an object. Through this intersection determination processing, when the object and the light ray intersect, reflection and transmission processing on the object surface is performed. Information about rays that do not intersect objects within that region is transferred to computers assigned to adjacent regions. When performing such processing, there is a possibility that there will be considerable variation in the amount of processing performed by each computer. That is, a computer assigned to an area containing many objects has a very large amount of processing to do, while a computer assigned to an area containing no objects may not be able to process much at all.

このようなコンピュータ間の負荷のばらつきを減少させ
るために、直方体に分割された領域の頂点を任意に移動
して、領域の体積や形状を変化させる方法が提案されて
いる。すなわち、頂点を移動することにより体積が減少
した領域に割り当られたコンピュータの処理量は減少す
る。そして、その頂点の移動により体積が増加した領域
に割り当てられたコンピュータにその分の処理が分担さ
れるのである。こうして、各コンピュータ間の負荷の再
配分が行なわれる。
In order to reduce such variations in load between computers, a method has been proposed in which the vertices of a region divided into rectangular parallelepipeds are arbitrarily moved to change the volume and shape of the region. That is, by moving the vertices, the amount of computer processing allocated to the area whose volume has decreased is reduced. Then, the processing for that amount is shared with the computer assigned to the area whose volume has increased due to the movement of the vertex. In this way, the load is redistributed among the computers.

〔発明が解決しようとする問題点〕 このような従来の負荷の再配分方法では、領域の頂点を
移動して負荷の再配分を行なうために、領域の形状が様
々に変化してしまう。すなわち、頂点の移動による変形
なので、領域の形状は六面体に保たれるが、領域の各境
界面の向きや形状は任意となる。このため、次のような
問題点が生じる。
[Problems to be Solved by the Invention] In such conventional load redistribution methods, the shape of the region changes in various ways because the load is redistributed by moving the vertices of the region. That is, since the deformation is due to the movement of vertices, the shape of the region is kept as a hexahedron, but the orientation and shape of each boundary surface of the region can be arbitrary. This causes the following problems.

第一に分割された領域から隣接する領域へ光線の情報を
伝達する場合、領域の境界面と光線との交差判定により
、転送すべき領域を決定する。しかし、領域の各境界面
の向きや形状が任意なので、この交差判定処理の処理量
が非常に多くなってしまう。このため、全体の処理時間
も遅くなってしまうという問題点がある。
First, when transmitting light beam information from a divided region to an adjacent region, the region to be transferred is determined by determining the intersection between the boundary surface of the region and the light beam. However, since the orientation and shape of each boundary surface of the region are arbitrary, the processing amount of this intersection determination process becomes extremely large. Therefore, there is a problem that the overall processing time becomes slow.

第二に、領域の形状が変化された場合、領域に含まれる
物体の情報も変化させなければならない。すなわち、体
積が減少した領域の場合、変化以前にその領域に含まれ
ていた物体のうちで、変1ヒ以後にはその領域に含まれ
ないものが存在する可能性がある。また、体積が増加し
た領域の場合は、新たな物体がその領域に含まれる可能
性がある。このような物体情報の変更を行なう場合も、
領域の形状が様々なので、その領域に含まれる物体を判
定する処理に要する処理量や処理時間が非常に多くなっ
てしまうという問題点がある。
Second, when the shape of a region is changed, information about objects included in the region must also be changed. That is, in the case of a region whose volume has decreased, there is a possibility that some objects that were included in the region before the change are no longer included in the region after change 1hi. Furthermore, in the case of a region whose volume has increased, there is a possibility that a new object will be included in that region. When changing object information like this,
Since the shapes of the regions vary, there is a problem in that the processing amount and processing time required to determine objects included in the regions become extremely large.

このように、領域の頂点を移動して負荷の再分配を行な
うという従来の方法では、再分配に要する処理が非常に
多く、再分配による効果が十分に得られないという問題
点がある。
As described above, the conventional method of redistributing the load by moving the vertices of the area has the problem that the redistribution requires a very large amount of processing, and the effect of the redistribution cannot be sufficiently obtained.

本発明の目的は、負荷の再分配のための領域形状の変更
処理を単純にすることで、領域形状の変更に伴う処理を
軽減することができ、再分配の効果を十分に上げること
のできる物体画像合成装置を提供することにある。
An object of the present invention is to simplify the process of changing the area shape for load redistribution, thereby reducing the processing involved in changing the area shape and sufficiently increasing the effect of redistribution. An object of the present invention is to provide an object image synthesis device.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の物体画像合成装置は、視点から各画素を通る複
数の光線の情報を発生ずる初期光線発生部と、物体の情
報を設定する物体情報設定部と、上記物体の定義される
空間を分割することにより生成される複数の領域のうち
1領域を担当してこの領域を通過する光線と上記担当領
域に含まれる物体との交差判定処理を行なうことにより
上記画素の輝度を計算する複数の輝度計算部と、この輝
度計算部で計算された輝度を画像として記憶する画像記
憶部とで構成されるとともに、上記輝度計算部に、上記
物体定義空間を座標軸に垂直な平面で分割して生成され
る複数の領域のうち上記輝度計算部の担当領域の範囲を
記憶する領域情報記憶手段と、初期値として与えられる
上記担当領域の範囲を上記輝度計算部の初期領域の範囲
として記憶する初期記憶手段と、上記輝度計算部の負荷
を決定する負荷決定手段と、各座標軸に平行な方向にお
いて上記担当領域と隣接する領域を担当する隣接輝度計
算部と上記輝度計算部との相互通信をそれぞれ行なう相
互通信手段と、上記相互通信手段を介して得られる上記
隣接輝度計算部の負荷が最大となる隣接輝度計算部の担
当領域の方向を上記輝度計算部の担当領域の拡大方向と
して決定し上記負荷が最小となる隣接輝度計算部の担当
領域の方向を上記輝度計算部の担当領域の縮小方向とし
て決定する方向決定手段と、上記負荷が最大となる隣接
輝度計算部の負荷と上記輝度計算部の負荷とを比較して
上記方向決定手段で決定された拡大方向において上記輝
度計算部の担当領域を拡大するかどうかを決定する拡大
決定手段と、上記負荷が最小となる隣接輝度計算部の負
荷と上記上記輝度計算部の負荷とを比較しさらに上記初
期領域記憶手段に記憶された上記初期領域の範囲と上記
領域情報手段に記憶された上記担当領域の範囲とを比較
してこれら比較結果に基づき上記方向決定手段で決定さ
れた縮小方向において上記担当領域を縮小するかどうか
決定する縮小決定手段と、上記拡大決定手段と上記縮小
決定手段との決定に基づき上記方向決定手段で決定され
た拡大方向において上記担当領域を拡大し上記方向決定
手段で決定された縮小方向において上記担当領域を縮小
すべく上記領域情報記憶手段に記憶された上記担当領域
の範囲を変更する領域変更手段とが備えられている。
The object image synthesis device of the present invention divides a space in which the object is defined into an initial ray generation section that generates information on a plurality of rays passing through each pixel from a viewpoint, and an object information setting section that sets object information. A plurality of luminances in which the brightness of the pixel is calculated by performing intersection determination processing between a light ray passing through this region and an object included in the region in charge of one region among the plurality of regions generated by It consists of a calculation unit and an image storage unit that stores the brightness calculated by the brightness calculation unit as an image, and the brightness calculation unit has an image generated by dividing the object definition space by a plane perpendicular to the coordinate axes. area information storage means for storing the range of the area in charge of the brightness calculation unit among the plurality of areas; and initial storage means for storing the range of the area in charge given as an initial value as the range of the initial area of the brightness calculation unit. and load determination means for determining the load of the brightness calculation unit, and mutual communication between the brightness calculation unit and an adjacent brightness calculation unit that is in charge of an area adjacent to the area in its duty in a direction parallel to each coordinate axis. The direction of the area in charge of the adjacent brightness calculation unit in which the load of the adjacent brightness calculation unit obtained through the communication means and the mutual communication unit is maximum is determined as the direction of expansion of the area in charge of the brightness calculation unit, and the load is increased. a direction determining means for determining the direction of the area in charge of the adjacent brightness calculation unit that is the minimum as a reduction direction of the area in charge of the brightness calculation unit; a load on the adjacent brightness calculation unit where the load is maximum; and a load on the brightness calculation unit. expansion determining means for determining whether or not to expand the area in charge of the brightness calculating section in the expansion direction determined by the direction determining means by comparing the load of the adjacent brightness calculating section with the load of the adjacent brightness calculating section that minimizes the load; The load of the brightness calculation section is compared, and the range of the initial area stored in the initial area storage means is compared with the range of the area in charge stored in the area information means, and based on these comparison results, the reduction determining means for determining whether or not to reduce the area in charge in the reduction direction determined by the direction determining means; and in the enlargement direction determined by the direction determining means based on the decisions of the expansion determining means and the reduction determining means. and area changing means for changing the range of the responsible area stored in the area information storage means in order to expand the responsible area and reduce the responsible area in the reduction direction determined by the direction determining means. .

〔作用〕[Effect]

本発明における負荷の再分配方法について述べる。各輝
度計算部には、物体定義空間を座標軸に垂直な平面で分
割して生成される、複数の領域のうち1領域が、その輝
度計算部の担当領域とじて割り当てらる。この担当領域
の範囲は、輝度計算部に備えられた領域情報記憶手段に
記憶される。
A load redistribution method in the present invention will be described. Each brightness calculation unit is assigned one area out of a plurality of areas generated by dividing the object definition space along a plane perpendicular to the coordinate axes, as the area in charge of that brightness calculation unit. The range of this area in charge is stored in area information storage means provided in the brightness calculation section.

また、初期値として与えられる担当領域の範囲が各輝度
計算部の初期領域の範囲として初期領域記憶手段に記憶
される。
Further, the range of the assigned area given as the initial value is stored in the initial area storage means as the initial area range of each brightness calculation section.

ここで、この輝度計算部の担当領域と隣接する領域のう
ちで、各座標軸(x、y、z軸)に平行な方向の領域を
担当する6つの輝度計算部を隣接輝度計算部と呼ぶ。各
輝度計算部の負荷は負荷決定手段によって決定されて、
相互通信手段を介して6つの隣接輝度計算部に転送され
る。
Here, among the areas adjacent to the area in charge of this brightness calculation unit, the six brightness calculation units in charge of areas in the direction parallel to each coordinate axis (x, y, z axis) are referred to as adjacent brightness calculation units. The load of each brightness calculation unit is determined by the load determination means,
It is transferred to six adjacent brightness calculation units via mutual communication means.

そして方向決定手段では、相互通信手段を介して得られ
る6つの隣接輝度計算部の負荷のうちで最大の負荷を選
択しこの最大負荷となる隣接輝度計算部の接続方法を、
担当領域の拡大方向として決定する。同時に、6つの隣
接輝度計算部の負荷のうちで、最小の負荷を選択し、こ
の最小負荷となる隣接輝度計算部の接続方法を、担当領
域の縮小方向として決定する。そして方向決定手段は、
その最大負荷を拡大決定手段に出力し、最小負荷3縮小
決定手段に出力し、さらに拡大方向と縮小方向とを領域
変更手段に出力する。
Then, the direction determining means selects the maximum load among the loads of the six adjacent brightness calculation units obtained through the mutual communication means, and determines the connection method of the adjacent brightness calculation units that have the maximum load.
Determine the direction of expansion of the area of responsibility. At the same time, the minimum load is selected from among the loads of the six adjacent brightness calculation units, and the connection method of the adjacent brightness calculation units resulting in this minimum load is determined as the direction of reduction of the area in charge. And the direction determining means is
The maximum load is outputted to the enlargement determining means, the minimum load 3 is outputted to the reduction determining means, and the enlargement direction and the reduction direction are further outputted to the area changing means.

次に拡大決定手段は、負荷決定手段によって決定された
この輝度計算部の負荷と、方向決定手段から出力された
隣接輝度計算部の最大負荷との比較を行なう。もしこの
輝度計算部の負荷が隣接輝度計算部の最大負荷よりも小
さくて、両者の差の絶対値が与えらな閾値よりも大きい
場合には、負荷が最大となる隣接輝度計算部の担当領域
の方向において、この輝度計算部の担当領域を拡大する
と決定する。また、もし負荷の比較結果の条件が成り立
たない場合には、この輝度計算部の担当領域を拡大しな
いと決定する。
Next, the expansion determining means compares the load of the brightness calculating section determined by the load determining means with the maximum load of the adjacent brightness calculating section outputted from the direction determining means. If the load of this brightness calculation unit is smaller than the maximum load of the adjacent brightness calculation unit, and the absolute value of the difference between the two is greater than a given threshold, the area in charge of the adjacent brightness calculation unit with the maximum load It is determined that the area in charge of this brightness calculation unit is to be expanded in the direction of . Furthermore, if the conditions of the load comparison result do not hold, it is determined not to expand the area in charge of this brightness calculation section.

同時に縮小決定手段は、負荷決定手段によって決定され
たこの輝度計算部の負荷と、方向決定手段から出力され
た隣接輝度計算部の最小負荷との比較を行なう。また縮
小決定手段は、初期領域記憶手段に記憶された初期領域
の範囲と、領域情報記憶手段に記憶された担当領域の範
囲との比較を行う。
At the same time, the reduction determining means compares the load of the brightness calculating section determined by the load determining means with the minimum load of the adjacent brightness calculating section output from the direction determining means. Further, the reduction determining means compares the range of the initial area stored in the initial area storage means and the range of the area in charge stored in the area information storage means.

もしこの輝度計算部の負荷が隣接輝度計算部の最小負荷
よりも大きくて、両者の差の絶対値が与えられた閾値よ
りも大きい場合には、負荷が最小となる隣接輝度計算部
の担当領域の方向において、この輝度計算部の担当領域
を縮小すると決定する。ただし、担当領域と初期領域と
の比較結果に基づき、担当領域を縮小すると初期領域よ
りも担当領域が小さくなってしまう場合には、縮小しな
いと決定する。また、もし負荷の比較結果の条件が成り
立たない場合にも、この輝度計算部の担当領域を縮小し
ないと決定する。
If the load of this brightness calculation unit is larger than the minimum load of the adjacent brightness calculation unit and the absolute value of the difference between the two is larger than the given threshold, the area in charge of the adjacent brightness calculation unit with the minimum load It is determined that the area in charge of this brightness calculation unit is to be reduced in the direction of . However, based on the comparison result between the assigned area and the initial area, if reducing the assigned area would result in the assigned area becoming smaller than the initial area, it is determined not to reduce the assigned area. Also, if the conditions of the load comparison result do not hold, it is determined not to reduce the area in charge of this brightness calculation unit.

最後に領域変更手段は、拡大決定手段と縮小決定手段と
の決定に従い領域情報記憶手段に記憶された担当領域の
範囲を変更して、担当領域の拡大および縮小を実行する
。このように、負荷の比較結果に基づいて担当領域を拡
大または縮小することにより、輝度計算部とその隣接輝
度計算部との間で、負荷の再分配が実行される。
Finally, the area changing means changes the range of the area in its duty stored in the area information storage means in accordance with the decisions made by the expansion determining unit and the reduction determining unit, and executes expansion and reduction of the area in its duty. In this way, the load is redistributed between the brightness calculation unit and its adjacent brightness calculation units by expanding or contracting the assigned area based on the load comparison results.

〔実施例〕〔Example〕

第1図(a)、(b)は、本発明の一実施例としての物
体画像合成装置を示す構成図であり、第1図(a)は、
物体画像合成装置の全体を示す全体構成図、第1図(b
)は、その輝度計算部の詳細な構成を示す構成図である
。第1図(a>に示すように、予め設定された視点から
合成される画像の各画素を通る複数の光線の情報を発生
する初期光線発生部1が設けられている。また、表示さ
れる物体の情報を設定するための、物体情報設定部2が
設けられている。さらに、物体の定義される空間を分割
することにより生成される複数の領域のうちの1領域を
担当して、この領域を通過する光線の担当領域に含まれ
る物体との交差判定処理を行なうことにより、各画素の
輝度を計算する複数の輝度計算部3が設けられている。
FIGS. 1(a) and 1(b) are block diagrams showing an object image synthesis device as an embodiment of the present invention, and FIG. 1(a) is a
Figure 1 (b) is an overall configuration diagram showing the entire object image synthesis device.
) is a configuration diagram showing the detailed configuration of the brightness calculation section. As shown in FIG. 1 (a), an initial ray generating section 1 is provided which generates information on a plurality of rays passing through each pixel of an image to be synthesized from a preset viewpoint. An object information setting unit 2 is provided for setting object information.Furthermore, it is in charge of one area out of a plurality of areas generated by dividing the space in which the object is defined. A plurality of brightness calculation units 3 are provided that calculate the brightness of each pixel by performing a process of determining the intersection of a light beam passing through the area with an object included in the corresponding area.

この輝度計算部3で計算された輝度を、画像として記憶
する画像記憶部4が設けられている。この画像記憶部4
は、画像の合成を行なう前に、総ての輝度を0に設定す
る。そして、これらの初期光線発生部1と物体情報設定
部2と複数の輝度計算部3と画像記憶部4との間で情報
を伝達するための接続線5が設けられている。この接続
線5を介して例えばキーボードから情報を入力するため
の、情報人力6が設けられている。第1図(b)に示す
ように、輝度計算部3には、6方向に隣接する領域を担
当する輝度計算部3と、相互に通信を行なう、相互通信
手段31が設けられている。また、接続線5を介して通
信を行なう、通信手段32が設けられている。さらに、
輝度計算部3内での情報の伝達を行なうための、接続線
101が設けられている。
An image storage section 4 is provided to store the luminance calculated by the luminance calculation section 3 as an image. This image storage unit 4
sets all luminances to 0 before compositing images. A connection line 5 is provided for transmitting information between the initial light generation section 1, the object information setting section 2, the plurality of brightness calculation sections 3, and the image storage section 4. An information manpower 6 is provided for inputting information via this connection line 5, for example from a keyboard. As shown in FIG. 1(b), the brightness calculation unit 3 is provided with mutual communication means 31 that communicates with the brightness calculation units 3 in charge of areas adjacent in six directions. Further, a communication means 32 for communicating via the connection line 5 is provided. moreover,
A connection line 101 is provided for transmitting information within the brightness calculation unit 3.

第2図は、画素p(i、j)の輝度Iの計算方法を示す
説明図である。第2図に示すように、光線探索法におい
ては、光源りから画素p (i。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method of calculating the brightness I of the pixel p(i,j). As shown in FIG. 2, in the ray search method, from the light source to the pixel p (i.

j)通って視点Eに至る光線の経路を逆向きに辿って、
画素p(i、j)の輝度の計算を行なう。
j) Reverse the path of the ray that passes through and reaches viewpoint E,
The brightness of pixel p(i,j) is calculated.

ここで、画素p(i、j)の輝度■を、視点Eから画素
p (i、j)を通って逆向きに発生される光線Rの輝
度と呼ぶことにする。この光線Rの輝度■とは、画素p
(i、j)を通って視点Eに入射する光の強度Iである
。光線Rの輝度Iは、次式で計算される。
Here, the brightness ■ of the pixel p (i, j) will be referred to as the brightness of the light ray R generated in the opposite direction from the viewpoint E through the pixel p (i, j). The brightness ■ of this light ray R is the pixel p
This is the intensity I of the light that passes through (i, j) and enters the viewpoint E. The brightness I of the light ray R is calculated by the following formula.

川=ref−I ’+dif ・(LL ) ・I t
River=ref-I'+dif ・(LL) ・It
.

ref:物体Oの反射係数 dif:物体0の拡散係数 I’   :R’力方向らの入射光強度■L :光源り
からの入射光強度 マ  :物体Oの表面の単位法線ベクトルπ°  :R
方向の正反射方向ベクトルRL :光源りの方向ベクト
ル これらの2つの入射光強度I’、TLを求めるとなる2
つの光線R′、RLを発生させる。また、輝度Iを求め
るためのI’、ILの係数を、光線R’ 、RLの減衰
率G’ 、OLとして設定する。ずなわち、光線Rが物
体0に衝突することにより減衰されて、光線R’ 、R
Lが発生されるのである。これらの減衰率G’ 、GL
は、G’  =G−ref G : 光線Rの減衰率(=1) となる。これらの減衰率G’、G1.を用いることによ
り、光線Rの輝度■すなわち画素p(i。
ref: Reflection coefficient of object O dif: Diffusion coefficient of object 0 I': Incident light intensity from the R' force direction L: Incident light intensity from the light source M: Unit normal vector of the surface of object O π°: R
Specular reflection direction vector RL: Direction vector of the light source Calculating these two incident light intensities I' and TL becomes 2
Two light rays R' and RL are generated. Further, the coefficients of I' and IL for determining the brightness I are set as the attenuation rate G' and OL of the light rays R' and RL. That is, the ray R is attenuated by colliding with the object 0, and the rays R' and R
L is generated. These attenuation factors G', GL
G'=G-ref G: Attenuation rate of light ray R (=1). These attenuation rates G', G1. By using , the brightness of the light ray R , i.e., the pixel p(i.

j)の輝度Iは、次のように求められる。The brightness I of j) is determined as follows.

I=G“ ・I’+GL・IL このように、新たな光線R’ 、RLが生成されると、
光線Rの情報は必要無くなる。さらに第2図に示すよう
に、光線R′が物体O′と交差した場合は、同様に光線
R”、RL’とが発生される。これらの減衰率G”、G
L’は、やはり同様に次式で計算される。
I=G"・I'+GL・IL In this way, when new rays R' and RL are generated,
Information about the ray R is no longer necessary. Furthermore, as shown in FIG. 2, when the ray R' intersects the object O', rays R" and RL' are similarly generated. Their attenuation rates G" and G
L' is similarly calculated using the following formula.

ref’  :  物体0°の反射係数dif’  :
  物体O゛の拡散係数N′   : 物体O°の表面
の単位 法線ベクトル RL  : 光源りの方向ベクトル このように、減衰率G”、GL’には、減衰率G°が積
算される。ただし、光線RLの処理は、光線R,R’ 
とは異なる。光線RLが物体と交差した場合には、交点
CPはその物体の影となり、光源りの照射光を受けるこ
とができない。従って、光線RLの輝度ILは0となる
。もし、光線RLがどの物体とも交差しない場合には、
光線RLの輝度ILは光源りの輝度となる。このように
、物体へ向かう光線R,R’と光源りへ向かう光線RL
とは扱いが異なるので、光線の種類を区別する必要があ
る。そこで、光線Rに光線の種類を区別するための種類
Cを設定する。この種類Cは、光線Rが物体に向かう場
合には0、光源に向かう場合には1という値が与えられ
る。第2図に示すように、物体へ向かう光線は、物体に
衝突する毎に新たな物体へ向かう光線を発生する。この
ため、1画素pの輝度■を計算するために、多くの光線
の処理を行なわなければならない場合が生じる。しかし
、物体と衝突する毎に光線は減衰を受けるので、衝突回
数が多くなると、その光線が輝度■に与える影響はほと
んど無視できるようになる。そこで、光線Rの衝突回数
を制限するために、光線Rに回数Tを設定する。この回
数Tは、光線Rの可能な衝突回数を示すものである。回
数Tを持つ光線Rが物体に衝突して、物体に向かう光線
R′が発生される場合、光線R′の回数T′は(T−1
’)に設定される。もし、回数Tが0の光線Rが物体と
衝突した場合には、物体に向かう光線R゛は発生されず
に、光源りへ向がう光線RLのみが発生される。なお、
第2図では光源りが1個しか存在しないが、複数個の光
源L1(i=1.2.・・・)が存在する場合は、すべ
ての光源L1へ向かう光線を発生しなければならない。
ref': Reflection coefficient dif' at object 0°:
Diffusion coefficient N' of the object O゛: Unit normal vector of the surface of the object O° RL: Directional vector of the light source In this way, the attenuation rate G'' and GL' are multiplied by the attenuation rate G°. , the processing of the rays RL is the rays R, R'
It is different from. When the light ray RL intersects an object, the intersection point CP becomes a shadow of the object and cannot receive the irradiation light from the light source. Therefore, the brightness IL of the light ray RL is zero. If ray RL does not intersect any object, then
The brightness IL of the light ray RL is the brightness of the light source. In this way, the rays R and R' heading towards the object and the ray RL heading towards the light source
Since they are treated differently, it is necessary to distinguish between the types of rays. Therefore, a type C is set for the light ray R to distinguish the type of light ray. This type C is given a value of 0 when the ray R is directed toward an object, and 1 when the ray R is directed toward a light source. As shown in FIG. 2, a ray of light directed toward an object generates a new ray of light directed toward the object each time it collides with an object. Therefore, in order to calculate the luminance (2) of one pixel p, it may be necessary to process many light rays. However, each time the light ray collides with an object, it is attenuated, so as the number of collisions increases, the effect of the light ray on the luminance (■) becomes almost negligible. Therefore, in order to limit the number of collisions of the ray R, a number T is set for the ray R. This number T indicates the number of possible collisions of the ray R. When a ray R with a number of times T collides with an object and a ray R' directed towards the object is generated, the number T' of the ray R' is (T-1
'). If a ray R whose number of times T is 0 collides with an object, a ray R' directed toward the object is not generated, but only a ray RL directed toward the light source is generated. In addition,
In FIG. 2, there is only one light source L1, but if a plurality of light sources L1 (i=1.2, . . . ) exist, it is necessary to generate light rays directed to all the light sources L1.

ところで、光源へ向かう光線RLの場合には、前述の通
り物体と交差しても新たな光線の発生を行わないので、
光源RLの情報としての回数Tは意味を持たない。そこ
で、複数個の光源L+が存在する場合には、光線RLの
回数Tとして、その光源の番号iを設定する。このよう
に光線RLの回数Tを設定することにより、複数個の光
源り、が存在する場合でも、各光線RLが向かう光源L
lの番号のiが分かるので、正しく処理を行うことがで
きる。また、ここでは簡単のため物体の表面における反
射のみを考えた。もし物体の透過も考慮する場合には、
物体と光線Rとの交点において、透過方向への光線を発
生すればよい。
By the way, in the case of the light ray RL heading toward the light source, no new light ray is generated even if it intersects with an object, as described above, so
The number of times T as information about the light source RL has no meaning. Therefore, when a plurality of light sources L+ exist, the number i of the light source is set as the number of times T of the light ray RL. By setting the number of times T of the light rays RL in this way, even if there are multiple light sources, the light source L to which each light ray RL is directed
Since the number i of l is known, the process can be performed correctly. Also, here, for simplicity, only reflection on the surface of the object was considered. If we also consider the transmission of objects,
It is sufficient to generate a light beam in the transmission direction at the intersection of the object and the light beam R.

ただし、この光線の種類は、物体に向かう光線であり、
上述の光線R°と同様に処理すれば、正しく物体の透過
を表現できる。
However, this type of ray is a ray directed toward an object,
If it is processed in the same manner as the above-mentioned ray R°, the transmission of the object can be accurately expressed.

第3図は、光線Rを発生した際に設定すべき光線Rの情
報を示す説明図である。第3図に示すように光線Rを発
生した際には、光線Rの情報として、光線Rを示す半直
線の始点位置座標(S、。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing information on the light ray R that should be set when the light ray R is generated. When the ray R is generated as shown in FIG. 3, the information about the ray R is the starting point position coordinates (S,) of the half-line indicating the ray R.

Sy、S2)と方向(dX、  y、d2)とが設定さ
れる。また、光線Rの輝度が影響を与える画素p(i、
j)の位置(i、j)も、光線Rの情報として設定され
る。さらに、光線Rの持つ減衰率Gと光線Rの回数Tと
光線Rの種類Cも光線Rの情報として設定される。
Sy, S2) and direction (dX, y, d2) are set. Furthermore, the pixel p(i,
The position (i, j) of j) is also set as information on the ray R. Furthermore, the attenuation rate G of the light ray R, the number of times T of the light ray R, and the type C of the light ray R are also set as information about the light ray R.

第4図は、初期光線発生部1の動作を説明するための、
説明図である。第4図に示すように、初期光線発生部1
において、視点Eを始点として、画像Pを構成する各画
素p(i、j)を通る半直線の延長上に、光線Rを発生
する。そのために、第1図(a>の初期光線発生部1に
は、情報入力部6により、視点Eの位置座標(E、、E
y。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the initial light beam generating section 1.
It is an explanatory diagram. As shown in FIG. 4, the initial beam generating section 1
, a light ray R is generated on the extension of a half straight line starting from the viewpoint E and passing through each pixel p(i, j) constituting the image P. For this purpose, the information input unit 6 inputs the position coordinates (E, , E
y.

E、)が入力される。また、合成される画像Pを定義す
る情報として、画fla Pの平面の範囲を示すパラメ
ータが、情報入力部6から入力される。初期光線発生部
1では、これらのパラメータに基づいて、光線Rの情報
の発生を行なう。この光線Rを示す半直線を求める方法
の一例は、ティー、ホイッテッド(T、Whitted
 )著、コミュニケーション オブ ニーシーエム(C
ommunication orACM ) 、第23
巻、第6号、343頁から349頁、論文「アン イン
ブルーブト イルミネーション モデル フォオ シェ
ープイツト デイスプレィ (入n Improved
 Illumination Model forSh
aded Display) Jに記載されている。次
に、この半直線と物体定義空間との交点のうちで、最も
視点に近い交点の位置座標(SX、Sy、S2>を求め
る。この位置座標(S、、S、、S、>が、光線Rの始
点位置座標(SX、Sy、S2)となる。すなわち、光
線Rが最初に物体定義空間に入射する位置が光線Rの始
点となる。また、視点Eから画素pに向かう方向が、光
線Rの方向((iX 、dy、dz )となる。さらに
、画素p(i、j)の位置(t、j)が、光線Rの画素
位置(i、j)として設定される。初期光線発生部1で
は、発生される光線Rの減衰率Gは1、すなわちまった
く減衰を受けていない状態に設定される。また、回数T
としては、情報入力部6がら初期光線発生部1に予め設
定された定数値が与えられる。さらに種類Cとしては、
物体に向かう光線を示すOの値が与えられる。初期光線
発生部1では、このようは情報を持つ光線Rが、画像P
のすべての画素p(i、j)に対応して発生されて、輝
度計算部3へ転送される。
E,) is input. Further, as information defining the image P to be synthesized, a parameter indicating the range of the plane of the image fla P is input from the information input unit 6. The initial light beam generating section 1 generates information about the light beam R based on these parameters. An example of a method for finding a half-line indicating this ray R is the Tee and Whitted (T, Whitted) method.
), Communication of NCM (C
communication or ACM), No. 23
Volume, No. 6, pp. 343-349, the article "An Improved Illumination Model for Shaped Display"
Illumination Model for Sh
Aded Display) J. Next, among the intersections between this half-line and the object definition space, find the positional coordinates (SX, Sy, S2>) of the intersection closest to the viewpoint.This positional coordinate (S, ,S,,S,> is The starting point position coordinates (SX, Sy, S2) of the ray R are the starting point of the ray R. In other words, the position where the ray R first enters the object definition space is the starting point of the ray R. Also, the direction from the viewpoint E toward the pixel p is The direction of the ray R is ((iX, dy, dz). Furthermore, the position (t, j) of the pixel p(i, j) is set as the pixel position (i, j) of the ray R. Initial ray In the generating section 1, the attenuation rate G of the generated light ray R is set to 1, that is, it is not attenuated at all.
In this case, a preset constant value is given to the initial light beam generation section 1 from the information input section 6. Furthermore, as type C,
A value of O is given which indicates the rays directed towards the object. In the initial light beam generation unit 1, the light beam R having information is transmitted to the image P.
is generated corresponding to all pixels p(i,j), and is transferred to the brightness calculation unit 3.

第5図は、物体情報設定部2に設定される物体の情報を
示す説明図である。説明を簡単にするために、表示され
る物体を球に限定して説明を行なうが、多面体や自由面
などの物体を表示する、場合も、はぼ同様に行なうこと
ができる。第5図に示すように、情報入力部6から物体
の情報が入力されて、物体情報設定部2に設定される。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing object information set in the object information setting section 2. As shown in FIG. To simplify the explanation, the displayed object will be limited to a sphere, but the same method can be applied to display objects such as polyhedrons and free surfaces. As shown in FIG. 5, object information is input from the information input section 6 and set in the object information setting section 2. As shown in FIG.

設定される物体iの情報は、物体iを区別するための物
体番号nl+物体として球の中心座標(X、。
The information on the object i that is set is the object number nl for distinguishing the object i + the center coordinates of the sphere (X, as the object).

yl + Z l ) +半径r+、70体の材質を示
す拡散1系数dif、、反射係数ref+である。さら
に、物体iの外接領域を示す情報として、物体を含む最
小の直方体の範囲が設定される。
yl + Z l ) + radius r+, diffusion 1 series dif indicating the material of the 70 bodies, and reflection coefficient ref+. Further, as information indicating the circumscribed area of the object i, the range of the smallest rectangular parallelepiped including the object is set.

第6図は、物体としての球の外接領域を示す説明図であ
る。第6図に示すように、物体iの外接領域は、X方向
の範囲(Xし+ X 14) + X方向の範囲(3’
 I−+ yI’) + Z方向の範囲(z H−、z
 ++)で示される直方体である。これらの値は次式で
求めろノLる。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a circumscribed region of a sphere as an object. As shown in FIG. 6, the circumscribed area of object i is the range in the X direction (X + X 14) + the range in the X direction (3'
I-+ yI') + Z-direction range (z H-, z
It is a rectangular parallelepiped indicated by ++). Find these values using the following equations.

xl−=    Xl     −r。xl-=     Xl   -r.

X1+  ”  XI   +  rly I−=  
  y t         1”+yl+  ”  
yl   +  rlZi−=    Zl     
−r  +Zl◆=  Zl   +  rl 第7図は、物体情報設定部2に設定される光源の情報を
示す説明図である。説明を簡単にするために、点光源の
みに限定して説明を行なうが、平行光線やスポットライ
トなどの各種照明光を汲う場きも、はぼ同様に行なうこ
とができる。第7図に示すように、情報入力部6から物
体の照明としての光源の情報が入力されて、物体情報設
定部2に設定される。設定される光源の情報は、点光源
iの位置座標(Xl 、’!+ 、Zl )+光源の輝
度ILIである。この輝度IL+は、0から1の実数値
である。この輝度rt+の値は、光源の明るさを示すも
のであり、1のとき最も明るく、0のとき真っ晴な光源
となる。こうして設定された物体情報と光源情報とは、
物体情報設定部2から接続線5を介して輝度計算部3に
伝達される。
X1+ ” XI + rly I-=
yt1”+yl+”
yl + rlZi−= Zl
−r +Zl◆=Zl+rl FIG. 7 is an explanatory diagram showing information on the light source set in the object information setting section 2. To simplify the explanation, the explanation will be limited to point light sources, but the same method can be used when drawing various types of illumination light such as parallel rays and spotlights. As shown in FIG. 7, information on a light source for illuminating an object is input from the information input section 6 and set in the object information setting section 2. The information on the light source that is set is the position coordinates (Xl,'!+,Zl) of the point light source i+the brightness ILI of the light source. This luminance IL+ is a real value between 0 and 1. This luminance rt+ value indicates the brightness of the light source, and when it is 1, it is the brightest, and when it is 0, it is a clear light source. The object information and light source information set in this way are
The information is transmitted from the object information setting section 2 to the brightness calculation section 3 via the connection line 5.

第8図は、複数の輝度計算部3を3次元配列状に結合す
る方法を示す説明図である。第8図に示すように、輝度
計算部3は、輝度計算部3内に設けられた相互通信手段
31を介して3次元配列状に結合されている。すなわち
、各輝度計算部3はそれぞれx、y、z方向の両側の輝
度計算部3と接続されており、それらの輝度計算部3と
相互に情報を伝達することができる。ここで、x、y。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a method of combining a plurality of brightness calculation units 3 into a three-dimensional array. As shown in FIG. 8, the brightness calculation units 3 are connected in a three-dimensional array via mutual communication means 31 provided within the brightness calculation units 3. That is, each brightness calculation section 3 is connected to the brightness calculation sections 3 on both sides in the x, y, and z directions, and can mutually transmit information with these brightness calculation sections 3. Here, x, y.

2方向のa、b、c番めの輝度計算部3を(a。The a, b, and c-th brightness calculation units 3 in two directions are (a.

b、c)輝度計算部3と呼ぶことにすると、(a。b, c) If we call it the brightness calculation unit 3, (a.

b 、 c )輝度計算部3は、(a−1,b、c)。b, c) The brightness calculation unit 3 calculates (a-1, b, c).

(a+1.   b、   c)、    (a、  
 b−1,c)、    (a。
(a+1. b, c), (a,
b-1, c), (a.

b+1.c)、(a、b、c−1>、(a、b。b+1. c), (a, b, c-1>, (a, b.

C+1)輝度計算部3と接続されている。また、輝度計
算部3は図中のx、y、z方向にそれぞれA、B、C個
ずつ並んでおり、全部の輝度計算部3の個数りは、 D=A−B−C となる。
C+1) Connected to the brightness calculation section 3. Further, the brightness calculation units 3 are arranged in A, B, and C pieces in the x, y, and z directions in the figure, respectively, and the total number of brightness calculation units 3 is as follows: D=A-B-C.

第9図は、物体を定義する空間を、各輝度計算部3に割
り当てられる担当領域Sに分割する方法を示す説明図で
ある。第9図に示すように、X。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a method of dividing a space defining an object into areas S assigned to each brightness calculation unit 3. As shown in FIG.

y、z座標軸のうち1軸にそれぞれ垂直な平面により、
物本定義空間を複数の直方体形状の領域に分割する。こ
の場合に、X方向の領域数がA藺、X方向の領域数がB
個、Z方向の領域数がC個となるように、分割を行なう
。そして、(a、b。
By planes perpendicular to one of the y and z coordinate axes,
Divide the object definition space into multiple rectangular parallelepiped regions. In this case, the number of areas in the X direction is A, and the number of areas in the X direction is B.
The division is performed so that the number of regions in the Z direction is C. And (a, b.

C)輝度計算部3に、X方向の8番め、X方向の5番め
、Z方向の0番めの領域を割り当てる。これにより、分
割されたすべての領域をそれぞれ1個の輝度計算部3に
割り当てることができる。また、このような割り当てを
行なうことにより、相互通信手段31を介して接続され
た輝度計算部3は、それぞれ隣接する領域を担当するこ
とになる。
C) Allocate the 8th area in the X direction, the 5th area in the X direction, and the 0th area in the Z direction to the brightness calculation unit 3. Thereby, all the divided areas can be assigned to one brightness calculation unit 3, respectively. Moreover, by performing such allocation, the brightness calculation units 3 connected via the mutual communication means 31 are respectively in charge of adjacent areas.

第10図、第11図は、輝度計算部3の担当領域Sを示
す領域情報の内容を示す説明図である。
10 and 11 are explanatory diagrams showing the contents of area information indicating the area S in charge of the brightness calculation unit 3.

第10図に示すように、輝度計算部3に設けられた領域
情報記憶手段33には、その輝度計算部3の担当領域S
を示す領域情報が記憶される。この領域情報としては、
x、y、z方向の何番めがを示す(a、b、c)の値と
、第11図に示すような担当領域Sのx、y、z方向の
範囲(X−1x+)、(y−、y−)、(z−、zや゛
)とが記憶される。また、これらの領域情報の初期値が
、各輝度計算部3の初期領域Soの範囲として初期記憶
手段40に記憶される。さらに、3次元配列の外周に存
在する輝度計算部3においては、相互手段31により輝
度計算部3が接続されていない場合がある。そこで、相
互通信手段31により接続されている各方向に、実際に
輝度計算部3が接続されているか、接続されていないか
が、有無の情報として領域情報記憶手段33に記憶され
る。
As shown in FIG. 10, the area information storage means 33 provided in the brightness calculation unit 3 stores the area S of the brightness calculation unit 3.
Area information indicating the area is stored. This area information includes:
The values of (a, b, c) indicating the number in the x, y, and z directions, and the range (X-1x+), ( y-, y-), (z-, z and ゛) are stored. In addition, the initial values of these area information are stored in the initial storage means 40 as the range of the initial area So of each brightness calculation section 3. Further, in the brightness calculation units 3 existing on the outer periphery of the three-dimensional array, the brightness calculation units 3 may not be connected by the mutual means 31. Therefore, whether or not the luminance calculation section 3 is actually connected in each direction connected by the mutual communication means 31 is stored in the area information storage means 33 as presence/absence information.

これらの領域情報は、情報入力手段6から入力されて、
各輝度計算部3に伝達される。
These area information are input from the information input means 6,
It is transmitted to each brightness calculation unit 3.

第12図は、初期光線発生部1から輝度計算部3への光
線Rの情報の転送処理を示す説明図である。第12図に
示すように、初期光線発生部1で発生されたすべての光
線Rの情報は、接続線5を介してすべての輝度計算部3
へ一斉に転送される。そして、各輝度計算部3に設けら
れた光線情報判定手段37には、初期光線発生部1から
転送された光線Rの情報が通信手段32を介して入力さ
れる。同時に、領域情報記憶部33に記憶された担当領
域Sの情報が、この光線情報判定手段37によって読み
出される。入力された光線Rの始点位置座標(SX、S
y、S、)は、光線Rが最初に物体定義空間に入射する
位置に設定されている。このため、もしこの始点位置座
標(S、。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing the process of transferring information on the light ray R from the initial light generation section 1 to the brightness calculation section 3. As shown in FIG.
will be transferred all at once. Information on the light ray R transferred from the initial light generation section 1 is inputted to the light ray information determination means 37 provided in each brightness calculation section 3 via the communication means 32. At the same time, the information on the assigned area S stored in the area information storage section 33 is read out by the light beam information determining means 37. The starting point position coordinates (SX, S
y, S, ) is set to the position where the ray R first enters the object definition space. Therefore, if this starting point position coordinates (S,.

Sy、S、)が担当領域Sに含まれていれば、光線Rは
担当領域Sを最初に通過することになる。
If Sy, S, ) is included in the assigned area S, the light ray R will pass through the assigned area S first.

そこで、光線情報判定手段37では、光線Rの始点位置
座標(S、、Sy、S、)と担当領域Sの範囲(x−、
xや>、<y−、yや)、(Z−。
Therefore, the ray information determining means 37 uses the starting point position coordinates (S,,Sy,S,) of the ray R and the range (x-,
xya >, <y-, yya), (Z-.

z+)とが、比較される。z+) is compared.

X−≦ S、  (X+ y−≦ Sy < y。X-≦S, (X+ y-≦Sy<y.

2−   ≦  S z    <   z +という
3条件式のすべてが満たされる場合、始点位置座標(S
、、Sy、S、>は担当領域Sに含まれており、光線R
は担当領域Sを最初に通過することになる。この場合、
光線情報判定手段37から光線Rの情報が光線情報記憶
手段34に転送されて、記憶される。また、これらの条
件式のうちどれかが成り立ない場合、光線Rは他の担当
領域S°に最初に入射していることになる。従って、光
線Rの情報はこの輝度計算部3には記憶されない。以上
の処理により、初期光線発生部1で発生された光線Rの
情報は、最初に入射する領域を担当する輝度計算部3の
、光線情報記憶手段34に記憶される。
If all three conditional expressions 2- ≦ S z < z + are satisfied, the starting point position coordinates (S
,,Sy,S,> is included in the assigned area S, and the ray R
will pass through the assigned area S first. in this case,
Information on the light ray R is transferred from the light ray information determining means 37 to the light ray information storage means 34 and stored therein. Furthermore, if any of these conditional expressions does not hold true, it means that the light ray R is first incident on another assigned area S°. Therefore, information on the light ray R is not stored in this brightness calculation section 3. Through the above processing, information on the light ray R generated by the initial light generation section 1 is stored in the light ray information storage means 34 of the brightness calculation section 3 which is in charge of the first incident area.

第13図は、輝度計算部3に設けられた物体情報記憶手
段35と光源情報記憶手段36に、物体情報設定部2か
ら、物体情報と光源情報とを記憶させる処理を示す説明
図である。第13図に示すように、物体情報設定部2に
記憶されたすべての物体情報と光源情報は、接続線5を
介してすべての輝度計算部3へ一斉に転送される。そし
て、輝度計算部3に設けられた光源情報記憶手段36は
、通信手段32を介して転送された光源情報をすべて記
憶する。そして、輝度計算部3に設けられた物体情報記
憶手段35は、通信手段32を介して転送された物体情
報をすべて記憶する。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a process of storing object information and light source information from the object information setting section 2 in the object information storage means 35 and light source information storage means 36 provided in the brightness calculation section 3. As shown in FIG. 13, all the object information and light source information stored in the object information setting section 2 are transferred to all the brightness calculation sections 3 via the connection line 5. The light source information storage means 36 provided in the brightness calculation section 3 stores all the light source information transferred via the communication means 32. Then, the object information storage means 35 provided in the brightness calculation section 3 stores all the object information transferred via the communication means 32.

第14図は、輝度計算部3の担当領域Sの変更処理を示
す説明図である。この担当領域Sの拡大処理は、担当領
域Sの境界面を平行移動することで行われる。第14図
に示すように、輝度計算部3に設けられた負荷決定手段
43は、光線情報記憶手段37に記憶された光線Rの個
数を、その輝度計算部3の負荷Fとして求める。なお、
ここでは説明の簡単のためにこのような負荷決定方法と
したが、この他にも様々な負荷の決定方法が可能である
。これ以外の方法を取った場合でも、はぼ同様に処理を
行うことができる。例えば、負荷決定手段43において
各輝度計算部3が実際に処理を行っている時間と、光線
Rの情報を待っている時間とを計測して、これらの値か
ら各輝度計算部3の負荷を決定しても良い。こうして負
荷決定手段43で決定された負荷Fは、相互通信手段3
1を介して、輝度計算部3のx−、x、、y−。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing the process of changing the area S in its duty by the brightness calculation unit 3. This enlargement process of the assigned area S is performed by moving the boundary surface of the assigned area S in parallel. As shown in FIG. 14, the load determination means 43 provided in the brightness calculation section 3 determines the number of light rays R stored in the light beam information storage means 37 as the load F of the brightness calculation section 3. In addition,
Although such a load determination method is used here for the sake of simplicity of explanation, various other load determination methods are also possible. Even if a method other than this is used, processing can be performed in the same way as in Habo. For example, the load determination means 43 measures the time each brightness calculation unit 3 is actually performing processing and the time it waits for information on the light ray R, and calculates the load of each brightness calculation unit 3 from these values. You may decide. The load F determined by the load determining means 43 in this way is
1, x-, x, y- of the brightness calculation unit 3.

yや、z−、z+力方向接続された輝度計算部3 (x
−)、(x−)、(y−>、(y−>。
Brightness calculation unit 3 connected in y, z-, z+ force directions (x
-), (x-), (y->, (y->).

(z−)、(zや)にそれぞれ伝達される。そして、方
向決定手段44は、輝度計算部3 (x−) 。
(z-) and (zya), respectively. The direction determining means 44 is the brightness calculating section 3 (x-).

(x4)、(y−)、(y−)、(z−)、(z+)か
ら相互通信手段31を介して伝達される負荷F (x−
)、 F (x+ )、 F (y−)、 F (y−
)、F (z−)、F (z+ )の内で、最大となる
ものをF□8を1つだけ選択する。そして、その方向を
拡大方向として決定してその方向を示す値D□8を出力
する。この値D1.1.Xは1がら6までの整数であり
、1から順にそれぞれx−。
The load F (x-
), F (x+), F (y-), F (y-
), F (z-), and F (z+), only one F□8 is selected which is the largest. Then, that direction is determined as the enlargement direction, and a value D□8 indicating that direction is output. This value D1.1. X is an integer from 1 to 6, and x- respectively starting from 1.

X+ 、 y−、’l+ 、Z−、Z生方向を示してい
る。
The X+, y-, 'l+, Z-, and Z directions are shown.

同時に、負荷F(x−)、F(x+)、F(y−)、F
(y4)、F(z−)、F(z、)の内で、最小なるも
のをFl、、を1つだけ選択する。そして、その方向を
縮小方向として決定してその方向を示す値D n+ I
 nを出力する。このD winの値も、やはり1から
6までの整数であり、D +saxと同様の方向を示し
ている。こうして方向決定手段で決定した最大方向と最
小方向とをそれぞれ示す値り、n□+D1ml。を、担
当領域Sの拡大方向と縮小方向として領域変更手段47
に出力する。同時に、方向決定手段で求めた負荷の最小
値F1゜を、拡大決定手段45に出力する。また、方向
決定手段で求めた負荷の最小値F mloと縮小方向を
示す値D +mlnとを、縮小決定手段46に出力する
。そして拡大決定手段45は、各隣接輝度計算部3の負
荷Fとの比較により、担当領域Sを拡大するかどうかを
次のように決定して、その結果dF□、を出力する。
At the same time, loads F(x-), F(x+), F(y-), F
(y4), F(z-), and F(z,), select only one minimum one, Fl. Then, that direction is determined as the reduction direction, and a value D n+ I indicating that direction is determined.
Output n. The value of D win is also an integer from 1 to 6 and indicates the same direction as D + sax. Values indicating the maximum direction and minimum direction determined by the direction determining means, respectively, are n□+D1ml. as the expansion direction and contraction direction of the area S in charge of the area changing means 47
Output to. At the same time, the minimum load value F1° determined by the direction determining means is output to the enlargement determining means 45. Further, the minimum load value F mlo determined by the direction determining means and the value D + mln indicating the direction of reduction are output to the reduction determining means 46 . Then, the expansion determining means 45 determines whether or not to expand the assigned area S by comparing it with the load F of each adjacent brightness calculation unit 3 as follows, and outputs the result dF□.

F□、−F>THのとき dF、□=1それ以外のとき
 dF□8=O TH:予め情報入力部6を通じて設定された正のしきい
値 この結果dF□8が1のときには、担当領域Sを値D□
8によって示される方向に拡大する。また、この結果d
F、、、がOのときには、担当領域Sの拡大は行わない
。こうして決定された担当領域Sの決定結果dF、、、
を受けて、この値が1の場合に領域変更手段47では担
当領域Sの範囲を拡大する。この領域変更手段47は、
方向決定手段44で決定された拡大方向を示す値D w
axに従って、まず領域情報記憶手段33から、担当領
域Sの値り、、。で示される方向の範囲aを読み出して
記憶する。例えば、値D 5aaxが1の場合にはX−
を読み出し、2の場合にはXゆを読み出す。
When F□, -F>TH dF,□=1 Otherwise dF□8=O TH: Positive threshold value set in advance through the information input section 6 As a result, when dF□8 is 1, the person in charge Set area S to value D□
Expand in the direction indicated by 8. Also, this result d
When F, . . . is O, the assigned area S is not expanded. The determination result dF of the responsible area S determined in this way is...
In response to this, if this value is 1, the area changing means 47 expands the range of the area S in its duty. This area changing means 47 is
A value Dw indicating the enlargement direction determined by the direction determining means 44
According to ax, first, from the area information storage means 33, the value of the area S in charge, . The range a in the direction indicated by is read out and stored. For example, if the value D 5aax is 1, then
In the case of 2, read out Xyu.

次に、以下に示すように新たな範囲a°を求める。Next, a new range a° is determined as shown below.

D、、、=1.3.5のとき a’ ==a−dSD、
、、=2.4.6のとき a’ =a+dSdS:予め
情報入力部6を通じて設定された変更量 このように求められた範囲a°を領域情報記憶手段33
に書き込んで、担当領域Sの範囲を拡大する。また縮小
決定手段46は、各隣接輝度計算部3の負荷の最小値F
 mlnと輝度計算部3の負荷Fとを比較する。そして
縮小決定手段46は、方向決定手段44で決定された値
D rm I nで示される縮小方向における、輝度計
算部3の担当領域Sの範囲aを、領域情報記憶手段33
から読み出す。
When D,,,=1.3.5, a'==a-dSD,
,, when =2.4.6, a' = a + dSdS: amount of change set in advance through the information input section 6. The range a° obtained in this way is stored in the area information storage means 33.
, and expand the scope of the area S in charge. Further, the reduction determining means 46 determines the minimum value F of the load of each adjacent brightness calculation unit 3.
mln and the load F of the brightness calculation unit 3 are compared. Then, the reduction determining means 46 converts the range a of the area S in charge of the brightness calculation unit 3 in the reduction direction indicated by the value D rm I n determined by the direction determining means 44 to the area information storage means 33.
Read from.

同時に、縮小方向における輝度計算部3の初期領域S。At the same time, the initial area S of the brightness calculation unit 3 in the reduction direction.

の範囲a(、を、初期領域記憶手段40から読み出す。The range a(, ) is read from the initial area storage means 40.

そして、これらの範囲aと範囲a。とを比較する。ここ
で、範囲aと範囲agとを比較する理由は、縮小方向に
おいて担当領域Sを初期領域S。よりも縮小してしまう
のを防ぐためである。すなわち、 a    =    aQ のときは、縮小方向において担当領域Sは初期領域S。
And these range a and range a. Compare with. Here, the reason why range a and range ag are compared is that the assigned area S is the initial area S in the reduction direction. This is to prevent it from becoming smaller. That is, when a = aQ, the assigned area S is the initial area S in the reduction direction.

に等しいから縮小は行わない。また、a   #   
a□ のときは、縮小方向おいて担当領域Sは拡大されている
ので、これを縮小方向において縮小しても、初期領域S
oよりも縮小してしまうことは無い。このように、範囲
aと範囲a(、との比較に基づけば、縮小方向において
担当領域Sを初期領域Soよりも縮小してしまうのを防
ぐことができる。そこで、負荷の最小値F1fiと輝度
計算部3の負荷Fとの比較結果および範囲aと範囲a。
Since it is equal to , no reduction is performed. Also, a #
When a□, the assigned area S has been expanded in the reduction direction, so even if it is reduced in the reduction direction, the initial area S
There is no possibility that the size will be smaller than o. In this way, based on the comparison between range a and range a (,), it is possible to prevent the assigned area S from being reduced smaller than the initial area So in the reduction direction. Comparison results with load F of calculation unit 3 and range a and range a.

との比較結果に基づいて、担当領域Sを縮小するかどう
かを次のようにして決定して、その結果F  Fl、l
 >  THかつ a’#aQのときdFmln   
=   1 それ以外のとき dF、1.  =  O TH:予め情報入力部6を通じて設定された正のしきい
値 この結果d F+++lr+が1のときには、担当領域
Sを値D minによって示される方向に縮小する。ま
た、この結果dF、I、が0のときには、担当領域Sの
縮小は行わない。こうして決定された担当領域Sの決定
結果dFffiInを受けて、この値が1の場合に領域
変更手段47では担当領域Sの範囲を縮小する。この領
域変更手段47は、方向決定手段44で決定された縮小
方向を示す値D mlnに従って、まず領域情報記憶手
段33から、担当領域Sの値D m l nで示される
方向の範囲aを読み出して記憶する。例えば、値D m
 l nが1の場合にはX−を読み出し、2の場合には
Xやを読み出す。
Based on the comparison result with
> dFmln when TH and a'#aQ
= 1 otherwise dF, 1. = O TH: Positive threshold value set in advance through the information input unit 6. When the result dF+++lr+ is 1, the assigned area S is reduced in the direction indicated by the value Dmin. Moreover, when dF,I is 0 as a result, the area S in charge is not reduced. In response to the determination result dFffiIn of the assigned area S determined in this way, if this value is 1, the area changing means 47 reduces the range of the assigned area S. The area changing means 47 first reads out the range a in the direction indicated by the value Dmln of the assigned area S from the area information storage means 33 according to the value Dmln indicating the reduction direction determined by the direction determining means 44. memorize it. For example, the value D m
If l n is 1, read out X-, and if n is 2, read out X or.

次に、以下に示すように新たな範囲a゛を求める。Next, a new range a' is determined as shown below.

D mln = 1 、3 、5 、のときa’ =a
+dSD mln = 2 、4 、6 、のときa’
=a−dSdS:予め情報入力部6を通じて設定 された正の変更量 このように求められた範囲a°を領域情報記憶手段33
に書き込んで、担当領域Sの範囲を縮小する。このよう
な担当領域Sの変更処理を行なうことにより、各担当領
域Sに含まれている物体の数や通過する光線の数を増加
することができ、各輝度計算部3の計算量を増加させる
ことができる。同時に、値D mlnで示される拡大方
向に隣接する領域を担当する隣接輝度計算部3の負荷を
減少させることができ、値D m I nで示される縮
小方向に隣接する領域を担当する隣接輝度計算部3の負
荷を増加させることができる。従って、全体の計算量を
平均化して適切な負荷の再分配を図ることができる。
When D mln = 1, 3, 5, a' = a
+dSD mln = 2, 4, 6, a'
=a−dSdS: Positive change amount set in advance through the information input unit 6 The range a° thus obtained is stored in the area information storage means 33.
, and reduce the range of the responsible area S. By performing such processing for changing the assigned areas S, it is possible to increase the number of objects included in each assigned area S and the number of light rays passing through, thereby increasing the calculation amount of each brightness calculation unit 3. be able to. At the same time, it is possible to reduce the load on the adjacent brightness calculation unit 3 which is responsible for the area adjacent to the enlargement direction indicated by the value Dmln, and the adjacent brightness calculation unit 3 which is responsible for the area adjacent to the reduction direction indicated by the value Dmln. The load on the calculation unit 3 can be increased. Therefore, it is possible to average out the total amount of calculations and redistribute the load appropriately.

第15図(a)、(b)は、輝度計算部3間の光線Rの
情報の転送方法を示す説明図である。第15図(a)に
示すように、担当領域Sの変更により、領域の境界面の
重なりが生じる。また、第15図(b)に示すように、
相互通信手段を介した輝度計算部3間の接続は、固定さ
れている。従って、第15図(a)、(b)に示すよう
な場合、担当領域Saから担当領域sbに入射する光線
Rの情報を、輝度計算部3aから相互通信手段31を介
して、直接に輝度計算部3bへ転送することはできない
。そこで、このような光線Rの情報は、まず輝度計算部
3aから、相互通信手段31を介して、輝度計算部3C
に転送される。この転送された光線Rの情報は、いった
ん輝度計算部3Cの光線情報記憶手段34に記憶される
。このような転送処理を行うために、各輝度計算部3の
光線情報記憶手段34に記憶された光線Rの情報は、ま
ず、光線情報判定手段37に読み出される。この光線情
報判定手段37は、光線Rの始点位置座標(SX、S、
、S、)と、領域情報記憶手段33から読み出した担当
領域Sの範囲(X−、x4)、(y−、y4>、(z−
、z+)とを比較して、次のような処理を行う。
FIGS. 15(a) and 15(b) are explanatory diagrams showing a method of transferring information on the light ray R between the brightness calculation units 3. As shown in FIG. 15(a), changing the assigned area S causes the boundary surfaces of the areas to overlap. Moreover, as shown in FIG. 15(b),
The connection between the brightness calculation units 3 via the mutual communication means is fixed. Therefore, in the case shown in FIGS. 15(a) and 15(b), the information on the light ray R incident on the responsible area Sa from the responsible area sb is directly transmitted from the brightness calculation unit 3a via the mutual communication means 31. It cannot be transferred to the calculation section 3b. Therefore, such information on the light ray R is first transmitted from the brightness calculation section 3a to the brightness calculation section 3C via the mutual communication means 31.
will be forwarded to. The information on the transferred light ray R is temporarily stored in the light ray information storage means 34 of the brightness calculation section 3C. In order to perform such a transfer process, the information on the light ray R stored in the light ray information storage means 34 of each brightness calculation section 3 is first read out to the light ray information determination means 37. This light ray information determining means 37 determines the starting point position coordinates (SX, S,
, S, ) and the range (X-, x4), (y-, y4>, (z-) of the assigned area S read from the area information storage means 33
, z+), and performs the following processing.

■ S、<x−のとき、相互通信手段31を介して、光
線Rの情報をX一方向に接続された輝度計算部3へ転送
して■へ。
(2) When S<x-, information on the light ray R is transferred to the brightness calculation section 3 connected in one direction of X via the mutual communication means 31, and the process proceeds to (2).

■ SX≧X。 のとき、相互通信手段31を介して、
光線Rの情報をXや方向に接続された輝度計算部3へ転
送して■へ9 ■ sy<y−のとき、相互通信手段31を介して、光
線Rの情報をy一方向に接続された輝度計算部3へ転送
して■へ。
■ SX≧X. At this time, via the mutual communication means 31,
The information on the light ray R is transferred to the brightness calculation unit 3 connected in the Transfer to brightness calculation unit 3 and go to ■.

■ Sy≧y+ のとき、相互通信手段31を介して、
光線Rの情報をy。方向に接続された輝度計算部3へ転
送して■へ。
■ When Sy≧y+, via the mutual communication means 31,
y information about ray R. Transfer to the brightness calculation unit 3 connected to the direction and go to ■.

■ S、<z−のとき、相互通信手段31を介して、光
線Rの情報をZ一方向に接続された輝度計算部3へ転送
して■へ。
(2) When S<z-, the information on the light ray R is transferred to the brightness calculation section 3 connected in one direction of Z via the mutual communication means 31, and the process proceeds to (2).

■ S2≧24 のとき、相互通信手段31を介して、
光線Rの情報を2+方向に接続された輝度計算部3へ転
送して■へ。
■ When S2≧24, via the mutual communication means 31,
Transfer the information on the light ray R to the brightness calculation unit 3 connected in the 2+ direction and proceed to ■.

■ 終了 このように光線Rの情報を輝度計算部3の間で転送すれ
ば、正しい輝度計算部3で光線Rの情報を処理すること
ができる。
(2) End If the information on the ray R is transferred between the brightness calculation units 3 in this way, the information on the ray R can be processed by the correct brightness calculation unit 3.

第16図は、輝度計算部3における光線と物体との交差
判定処理による各画素の輝度計算方法を示す説明図であ
る。第16図に示すように、光線情報記憶手段34に記
憶された光線Rの情報は、まず、光線情報判定手段37
に読み出される。この光線情報判定手段37における判
定処理の結果、隣接する輝度計算部3へ転送されなかっ
た光線Rの情報は交差判定手段3つへ送られる。この交
差1゛II定手段39は、担当領域Sに含まれる物体と
光線Rとの交差判定処理を行なう。そのために。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a method of calculating the brightness of each pixel by the process of determining the intersection between a light ray and an object in the brightness calculation unit 3. As shown in FIG. 16, the information on the ray R stored in the ray information storage means 34 is first stored in the ray information determining means 37.
is read out. As a result of the determination process in the light ray information determination means 37, information on the light ray R that has not been transferred to the adjacent brightness calculation section 3 is sent to the three intersection determination means. This intersection 1'II determining means 39 performs an intersection determination process between the object included in the area S in its duty and the light ray R. for that.

物体情報判定手段38は、領域記憶手段33から担当領
域Sの範囲(x−、x、)、(y−、y−)、(z−、
zl)と各物体iの外接領域の範囲(x+−、X1+)
+  (3’l−+ y++)+  (zl−、z++
)との比較処理を行い、各¥JIJ体iが担当領域Sに
含まれるかどうかの判定を行う。
The object information determination means 38 stores the ranges (x-, x,), (y-, y-), (z-,
zl) and the range of the circumscribed area of each object i (x+-, X1+)
+ (3'l-+ y++)+ (zl-, z++
) to determine whether each ¥JIJ body i is included in the assigned area S.

第17図(a)、(b)は、輝度計算部3の担当領域S
と、物体情報の外接領域との比較処理を示す説明図であ
る。第17図(a、)、(b)に示すように、担当領域
Sと外接領域とが共通部分を持たない場合には、以下の
条件式のうちの少′なくとも1つが成立する。
FIGS. 17(a) and 17(b) show the area S in charge of the brightness calculation unit 3.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a comparison process between the object information and the circumscribed area of the object information. As shown in FIGS. 17(a,) and 17(b), when the assigned area S and the circumscribed area have no common part, at least one of the following conditional expressions holds true.

X−≧ Xμ X+ ≦ Xl− y−≧ yμ y、    =    y+− Z−≧ 21◆ 2本 ≦ zl− そこで、物体情報判定手段38では、これらの条件式が
評価されて、担当領域Sと外接領域とが共通部分を持つ
かどうかが求められる。その結果、共通部分を持つ場合
には、担当領域S内に物体iが含まれていると判定され
て、交差判定手段3つに物体iの情報が転送される。共
通部分を持たない場合には、転送されない。
X-≧Xμ It is determined whether or not the area has a common part. As a result, if there is a common part, it is determined that the object i is included in the assigned area S, and information about the object i is transferred to the three intersection determination means. If they do not have common parts, they will not be transferred.

以上の処理により、物体情報記憶手段35に記憶された
物体情報のうちで、担当領域S内に含まれる物体情報の
みが、物体情報判定手段38から交差判定手段3つに転
送される。そして交差判定手段39は、物体情報判定手
段38から転送された物体iと光線Rとの交差判定処理
を行う。
Through the above processing, among the object information stored in the object information storage means 35, only the object information included within the assigned area S is transferred from the object information determination means 38 to the three intersection determination means. Then, the intersection determination means 39 performs an intersection determination process between the object i transferred from the object information determination means 38 and the light ray R.

゛ その結果、物体と交差しない光線Rについては、ま
ず担当領域Sの境界面と光線Rとの交点が求められる。
゛ As a result, for the ray R that does not intersect with the object, the intersection of the ray R and the boundary surface of the assigned area S is first found.

この交点により、光線Rが次に入射する領域S°が求め
られ、光線Rの情報を転送すべき方向が、決定される。
From this point of intersection, the region S° into which the light ray R will next enter is determined, and the direction in which the information of the light ray R should be transferred is determined.

光線Rの情報は、相互通信手段31を介して決定された
方向の輝度計算部3へ転送される。その際に、光線Rの
始点位置座標は、求められた交点の位置座標に変更され
る。これにより、光線Rの始点位置座標は、次に入射ず
べき領域に含まれることになる。こうして転送された光
線Rの情報は、相互通信手段31から読み出されて、光
線情報記憶手段34に記憶される。また、光線Rが物体
と交差していて、光線Rから新たな光線R′や光線RL
が発生された場合には、これらの光線R°と光線RLの
情報が、光線情報記憶手段34に記憶される。このよう
な交差判定処理については、前述の各論文および第2図
に示されている。この処理により、光線Rの輝度Iが決
定された場合には、通信手段32を介して、光線Rの情
報が示す画像記憶部4の画素p(i、j)に、その輝度
■が加算される。上述の交差判定処理によって、各輝度
計算部3の光線情報記憶手段34に記憶された光線Rの
情報を総て処理した時点で、画像Pの合成が完了する。
Information on the light ray R is transferred via the mutual communication means 31 to the brightness calculation unit 3 in the determined direction. At this time, the starting point position coordinates of the light ray R are changed to the position coordinates of the obtained intersection point. As a result, the starting point position coordinates of the light ray R will be included in the area where the light ray R should enter next. The information on the light beam R thus transferred is read out from the mutual communication means 31 and stored in the light beam information storage means 34. Also, if the ray R intersects the object, new rays R' and RL
When the light beam R° and the light beam RL are generated, information on the light beam R° and the light beam RL is stored in the light beam information storage means 34. Such intersection determination processing is shown in each of the aforementioned papers and FIG. 2. When the brightness I of the light ray R is determined by this process, the brightness ■ is added to the pixel p(i, j) of the image storage unit 4 indicated by the information of the light ray R via the communication means 32. Ru. The synthesis of the image P is completed when all the information on the light rays R stored in the light ray information storage means 34 of each brightness calculation section 3 has been processed by the above-described intersection determination process.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明の物体画像合成装置では、各輝度計算部の担当領
域の形状は直方体であり、その直方体の各面は、座標軸
に垂直である。このため、担当領域の境界面と光線との
交差判定が、非常に容易である。従って、光線が担当領
域を通過する場きに、従来と比べてはるかに少ない処理
量で、この光線の情報を転送すべき領域を決定すること
ができる。また、担当領域の形状の変更は、各座標軸に
垂直は境界面を、その座標軸に平行な方向に移動するこ
とで、実行される。このため、担当領域の形状が変更さ
れても、担当領域は直方体に保たれるので、上述の効果
は損なわれない。このように、担当領域の形状を変更す
る際の処理量が少ないので、担当領域の形状の変更によ
る、各輝度計算部の負荷の再分配の効果を、十分に得る
ことができる。
In the object image synthesis device of the present invention, the shape of the area in charge of each brightness calculation section is a rectangular parallelepiped, and each surface of the rectangular parallelepiped is perpendicular to the coordinate axis. Therefore, it is very easy to determine the intersection between the boundary surface of the assigned area and the light beam. Therefore, when a light ray passes through the assigned area, it is possible to determine the area to which the information of this light ray should be transferred with a much smaller amount of processing than in the past. Further, the shape of the assigned area is changed by moving the boundary surface perpendicular to each coordinate axis in a direction parallel to the coordinate axis. Therefore, even if the shape of the area in charge is changed, the area in charge is kept in the shape of a rectangular parallelepiped, so the above-mentioned effects are not impaired. In this way, since the amount of processing required when changing the shape of the assigned area is small, it is possible to sufficiently obtain the effect of redistributing the load of each brightness calculation unit by changing the shape of the assigned area.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a>は物体画像合成装置の全体を示す全体構成
図、第1図(b)はその輝度計算部の詳細な構成を示す
構成図、第2図は画素p(i、j)の輝度Iの計算方法
を示す説明図、第3図は光線Rを発生した際に設定すべ
き光線Rの情報を示す説明図、第4図は初期光線発生部
1の動作を説明するための説明図、第5図は物体情報設
定部2に設定される物体の情報を示す説明図、第6図は
物体としての球の外接領域を示す説明図、第7図は物体
情報設定部2に設定される光源の情報を示す説明図、第
8図は複数の輝度計算部3を3次元配列状に結合する方
法を示す説明図、第9図は物体を定義する空間を各輝度
計算部3に割り当てられる担当領域Sに分割する方法を
示す説明図、第10図、第11図は輝度計算部3の担当
領域Sを示す領域情報の内容を示す説明図、第12図は
初期光線発生部1から輝度計算部3への光線Rの情報の
転送処理を示す説明図、第13図は輝度計算部3に設け
られた物体情報記憶手段35と光源情報記憶手段36に
物体情報設定部2から物体情報と光源情報とを記憶させ
る処理を示す説明図、第14図は輝度計算部3の担当領
域Sの変更処理を示す説明図、第15図(a)、(b)
は輝度計算部3間の光線Rの情報の転送方法を示す説明
図、第16図は輝度計算部3における光線と物体との交
差判定処理による各画素の輝度計算方法を示す説明図、
第17図(a)、(b)は輝度計算部3の担当領域Sと
、物体情報の外接領域との比較処理を示す説明図である
。 図において、 1・・・初期光線発生部、2・・・物体情報設定部、3
 、3 a 、 3 b 、 3 c 、 3 d ・
−輝度計算部、4・・・画幅記憶部、5・・・接続線、
6・・・情報入力部、31・・・相互通信手段、32・
・・通信手段、33・・・領域情報記憶手段、34・・
・光線情報記憶手段、35・・・物体情報記憶手段、3
6・・・光源情報記憶手段、37・・・光線情報判定手
段、38・・・物体情報判定手段、3つ・・・交差判定
手段、40・・・初期領域記憶手段、43・・・負荷決
定手段、44・・・方向決定手段、45・・・拡大決定
手段、46・・・縮小決定手段、47・・・領、)j1
シ′   I    5丁  Cbン茅   乙   
 図 $ /θ 回 iノ4  回 (a) (b) 第 15TM
Figure 1 (a) is an overall configuration diagram showing the entire object image synthesis device, Figure 1 (b) is a configuration diagram showing the detailed configuration of its brightness calculation section, and Figure 2 is a diagram showing the detailed configuration of the brightness calculation section of the device. FIG. 3 is an explanatory diagram showing information on the ray R that should be set when the ray R is generated. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the object information set in the object information setting section 2, FIG. 6 is an explanatory diagram showing the circumscribed area of a sphere as an object, and FIG. 7 is an explanatory diagram showing the object information set in the object information setting section 2. An explanatory diagram showing information on the light source to be set, FIG. 8 is an explanatory diagram showing a method of combining a plurality of brightness calculation units 3 into a three-dimensional array, and FIG. FIGS. 10 and 11 are explanatory diagrams showing the contents of area information indicating the assigned area S of the brightness calculation unit 3, and FIG. FIG. 13 is an explanatory diagram showing the process of transferring information of the light ray R from the brightness calculation unit 3 to the brightness calculation unit 3. FIG. FIG. 14 is an explanatory diagram showing the process of storing object information and light source information. FIG. 14 is an explanatory diagram showing the process of changing the area S in charge of the brightness calculation unit 3. FIGS. 15(a) and (b)
FIG. 16 is an explanatory diagram showing a method of transferring information of the light ray R between the brightness calculation units 3, and FIG.
FIGS. 17(a) and 17(b) are explanatory diagrams showing the process of comparing the area S in charge of the brightness calculation unit 3 with the circumscribed area of the object information. In the figure, 1... Initial ray generation section, 2... Object information setting section, 3
, 3 a , 3 b , 3 c , 3 d ・
- brightness calculation unit, 4... picture width storage unit, 5... connection line,
6... Information input section, 31... Mutual communication means, 32.
...Communication means, 33...Area information storage means, 34...
・Light ray information storage means, 35...Object information storage means, 3
6... Light source information storage means, 37... Light beam information determination means, 38... Object information determination means, 3... Intersection determination means, 40... Initial area storage means, 43... Load Determining means, 44...Direction determining means, 45...Enlargement determining means, 46...Reduction determining means, 47...Region,)j1
C' I 5 Cbn Kaya Otsu
Figure $ /θ times i no 4 times (a) (b) 15th TM

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 光源から視点に至る光線の経路を逆向きに辿って、物体
との交差判定処理を行ない、上記物体を表示すべき画像
を構成する各画素の輝度を計算する光線追跡法による上
記画像合成を行なうために、上記視点から上記の各画素
を通る複数の光線の情報を発生する初期光線発生部と、
上記物体の情報を設定する物体情報設定部と、上記物体
と定義される空間を分割することにより生成される複数
の領域のうちの1領域を担当してこの領域を通過する光
線と上記担当領域に含まれる物体との交差判定処理を行
なうことにより上記画素の輝度を計算する複数の輝度計
算部と、この輝度計算部で計算された輝度を上記画像と
して記憶する画像記憶部とで構成される物体画像合成装
置において、上記輝度計算部に、上記物体定義空間を座
標軸に垂直な平面で分割して生成される複数の領域のう
ちの上記輝度計算部の担当領域の範囲を記憶する領域情
報記憶手段と、初期値として与えられる上記担当領域の
範囲を上記輝度計算部を初期領域の範囲として記憶する
初期領域記憶手段と、上記輝度計算部の負荷を決定する
負荷判定手段と、各座標軸に平行な方向において上記担
当領域の隣接する領域を担当する隣接輝度計算部と上記
輝度計算部との相互通信をそれぞれ行なう相互通信手段
と、上記相互通信手段を介して得られる上記隣接輝度計
算部の負荷が最大となる隣接輝度計算部の担当領域の方
向を上記輝度計算部の担当領域の拡大方向として決定し
上記負荷が最小となる隣接輝度計算部の担当領域の方向
を上記輝度計算部の担当領域の縮小方向として決定する
方向決定手段と、上記負荷が最大となる隣接輝度計算部
の負荷とを上記輝度計算部の負荷と比較して上記方向決
定手段で決定された拡大方向において上記輝度計算部の
担当領域を拡大するかどうかを決定する拡大決定手段と
、上記負荷が最小となる隣接輝度計算部の負荷と上記輝
度計算部の負荷とを比較しさらに上記初期領域記憶手段
に記憶された上記初期領域の範囲と上記領域情報記憶手
段に記憶された上記担当領域の範囲とを比較してこれら
の比較結果に基づき上記方向決定手段で決定された縮小
方向において上記担当領域を縮小するかどうかを決定す
る縮小決定手段と、上記拡大決定手段と上記縮小決定手
段との決定に基づき上記方向決定手段で決定された拡大
方向において上記担当領域を拡大し上記方向決定手段で
決定された縮小方向において上記担当領域を縮小すべく
上記領域情報手段に記憶された上記担当領域の範囲を変
更する領域変更手段とが備えられていることを特徴とす
る物体画像合成装置。
The above image synthesis is performed using a ray tracing method that traces the path of the light ray from the light source to the viewpoint in the opposite direction, performs intersection determination processing with the object, and calculates the brightness of each pixel that makes up the image that should display the above object. an initial ray generation unit that generates information on a plurality of rays passing through each pixel from the viewpoint;
an object information setting unit that sets information about the object; a ray passing through one area of a plurality of areas generated by dividing the space defined as the object; and the area in charge of the object; consists of a plurality of brightness calculation units that calculate the brightness of the pixel by performing intersection determination processing with objects included in the image, and an image storage unit that stores the brightness calculated by the brightness calculation units as the image. In the object image synthesis device, the brightness calculation unit includes area information storage for storing a range of an area in charge of the brightness calculation unit among a plurality of areas generated by dividing the object definition space by a plane perpendicular to the coordinate axes. means, initial area storage means for storing the range of the area in charge given as an initial value in the brightness calculation unit as the range of the initial area, load determination means for determining the load of the brightness calculation unit, parallel to each coordinate axis. mutual communication means for performing mutual communication between the adjacent brightness calculation section and the brightness calculation section that are in charge of areas adjacent to the area in charge in a direction; and a load on the adjacent brightness calculation section obtained through the mutual communication means. The direction of the area in charge of the adjacent brightness calculation unit where the load is the maximum is determined as the expansion direction of the area in charge of the brightness calculation unit, and the direction of the area in charge of the adjacent brightness calculation unit where the load is the minimum is determined as the area in charge of the brightness calculation unit. and a direction determining means that determines the reduction direction of the brightness calculation section and the load of the adjacent brightness calculation section in which the load is the maximum, and compares the load of the brightness calculation section with the load of the brightness calculation section, and determines the brightness calculation section in the enlargement direction determined by the direction determination means. expansion determining means for determining whether or not to expand the area in charge of the area, and comparing the load of the adjacent brightness calculation unit with the load of the brightness calculation unit where the load is the minimum, and further calculating the area stored in the initial area storage means. Comparing the range of the initial area and the range of the area in charge stored in the area information storage means, and determining whether or not to reduce the area in charge in the reduction direction determined by the direction determining means based on the comparison results. a reduction determining means for determining, enlarging the area in charge in the enlargement direction determined by the direction determining means based on the decisions of the enlargement determining means and the reduction determining means; An object image synthesis device comprising: area changing means for changing the range of the area in charge stored in the area information means in order to reduce the area in charge.
JP62-156906A 1987-06-23 Object image synthesis device Pending JPH011083A (en)

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JP62-156906A JPH011083A (en) 1987-06-23 Object image synthesis device

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Publication Number Publication Date
JPS641083A JPS641083A (en) 1989-01-05
JPH011083A true JPH011083A (en) 1989-01-05

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